单摆中等效重力加速度的理解

(整期优先)网络出版时间:2012-12-22
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单摆中等效重力加速度的理解

孙延广

湖北省枣阳市第二中学孙延广

在单摆周期公式“”中的g是指重力加速度,它与振动系统所处的位置有关。在地球的不同纬度、不同高度,g值都会随之改变。在不同的星球上g值也不同。总之,g是指振动系统所在位置的重力加速度。除此之外,周期公式中的g值还与振动系统的运动状态,物理环境有关,此时应理解为等效重力加速度。

首先我们来看的推导。如下图1所示,将小球悬挂于长为L的不可伸长的悬线下端,将小球拉至A点(<10)由静止释放,小球将作单摆运动,

例题如图1所示,在光滑水平面上的O点系一长为L的绝缘细线,线的另一端系一质量为m带电荷量为q的小球,小球所在空间有水平方向场强为E的匀强电场,开始时小球处于平衡状态,现给小球一垂直于细线的初速度v0使小球在水平面上开始运动,若v0很小,则小球第一次回到平衡位置所需的时间是多少?

解析俯视小球受力如图2所示,因v0很小,所以小球的运动可以看作是单摆运动,

上述例题中,电场力qE所起的作用和公式推导中重力mg所起的作用完全一样,它们指向平衡位置的一个分力提供了小球作简谐振动所需要的回复力,所以等效重力加速度就是电场力与质量的比值,即